本發(fā)明屬于金屬材料表面改性領(lǐng)域，特別涉及一種不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層制備工藝及其涂層配方，更具體的涉及一種球芯表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層制備工藝及其涂層配方。

背景技術(shù)：

1、隨著石油化工等領(lǐng)域的進(jìn)展，各類不銹鋼結(jié)構(gòu)件，如球閥、控制閥的服役環(huán)境愈發(fā)苛刻，在使用過(guò)程中面臨腐蝕、高溫氧化、磨損等問(wèn)題，而上述問(wèn)題所導(dǎo)致的材料失效是從材料表面開始的，因此表面工程技術(shù)是解決上述問(wèn)題的有效途徑。

2、目前，對(duì)不銹鋼表面涂層的制備普遍采用熱噴涂鎳基合金粉末+真空高溫?zé)Y(jié)的方法，該方法制備的涂層基本能夠滿足不銹鋼結(jié)構(gòu)件服役要求，但存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工人操作難度大，如不銹鋼球芯內(nèi)壁噴涂難度大，噴涂不到位，熱噴涂后孔隙率過(guò)高及粉末浪費(fèi)多的問(wèn)題。因此，如何降本增效成為不銹鋼表面涂層發(fā)展的關(guān)鍵。

3、通過(guò)本發(fā)明所制備的涂層，能夠解決傳統(tǒng)工藝制備涂層存在的上述問(wèn)題，同時(shí)所制備的涂層性能優(yōu)異，且達(dá)到降本增效的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中不銹鋼材料表面涂層制備工藝中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層制備工藝及其涂層配方。本發(fā)明的涂層配方能夠兼顧涂層的硬度和抗氧化、耐腐蝕及抗磨損性能，同時(shí)該涂層具有低成本、高服役壽命及服役溫度的性能。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的涂層配方，該涂層配方按重量百分比計(jì)組成為：鎳基粉末40-50?%，粘結(jié)劑50-60%。其中，鎳基粉末按重量百分比計(jì)其化學(xué)成分為：15%-25%?cr，2%-5%?fe，6%-8%?b，0.5%-1%?c，余量為ni。粘結(jié)劑按重量百分比計(jì)其組成為1%-5%?聚乙二醇，5%-10%?硅酸鈉，1-5%丙三酮，余量為無(wú)水乙醇。

3、上述技術(shù)方案中，鎳基粉末中的金屬元素由金屬單質(zhì)粉末提供，其中，cr、fe、b、c和ni粉末的純度均為分析純，且控制粉末粒度大小在100-300目；粘結(jié)劑中聚乙二醇的相對(duì)分子量為200-600，優(yōu)選分子量為200的peg200；硅酸鈉為中性硅酸鈉溶液，其模數(shù)為1.5

4、本發(fā)明第二方面提供了一種不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，包括如下步驟：

5、（1）準(zhǔn)備試樣：對(duì)試樣進(jìn)行噴砂處理；

6、（2）配制漿料：按照上述涂層配方稱取原料，置于球磨機(jī)中研磨均勻，隨后取出漿料備用，所述的漿料的粘度在100-145?cp；所述的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為1h。

7、（3）掛漿：將試樣浸入漿料，期間輕微攪拌、旋轉(zhuǎn)，5-10s取出，以掛漿厚度為0.8-1.2?mm為宜。

8、（4）干燥：將掛漿后的試樣置于干燥箱中，300℃下保溫30-60min，使涂層充分干燥，防止燒結(jié)過(guò)程中氣泡。

9、（5）燒結(jié)：將干燥后的試樣放入真空燒結(jié)爐中，真空度維持在10-2?pa以下，隨爐燒結(jié)，以10-15℃/min的速率升溫至1050-1100℃下保溫20-30min；燒結(jié)速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致涂層應(yīng)力開裂；燒結(jié)溫度過(guò)低，涂層材料熔化不充分，燒結(jié)溫度過(guò)高，會(huì)影響基材性能。

10、（6）取樣：將真空燒結(jié)爐中的試樣取出，空冷后用流動(dòng)水沖洗，然后用酒精清洗，再進(jìn)行烘干，得到抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層。

11、本發(fā)明所述制備的鎳基涂層，硬度≥55hrc，涂層厚度≥0.8?mm，涂層微孔少、無(wú)裂紋。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

13、該發(fā)明的涂層配方，能夠兼顧涂層的硬度和抗氧化、耐腐蝕及抗磨損性能，同時(shí)該配方制備的涂層具有低成本、高服役壽命及服役溫度的性能。

14、本發(fā)明提供的鎳基粉末中，b粉的加入提高了粉末的高溫流動(dòng)性，避免了燒結(jié)過(guò)程中涂層出現(xiàn)裂紋，過(guò)量的b會(huì)導(dǎo)致涂層力學(xué)性能下降，而b的不足會(huì)影響涂層燒結(jié)時(shí)的流動(dòng)性，本發(fā)明中控制b的含量為6-8%；cr和c粉的加入提高了涂層的硬度和耐磨性，過(guò)量c的添加會(huì)影響涂層的韌性，并且在高溫下容易產(chǎn)生c的燒蝕，相反，如果添加量不足，則會(huì)影響涂層的硬度、cr粉的加入提高了涂層的抗腐蝕能力，fe粉的加入是為了提高與不銹鋼基體之間的潤(rùn)濕性。

15、本發(fā)明提供的粘結(jié)劑中，聚乙二醇和丙三酮的加入提高了粘結(jié)劑的粘附力和對(duì)粉末的攜帶能力，硅酸鈉的加入提高了粘結(jié)劑的高溫穩(wěn)定性和高溫粘附能力，無(wú)水乙醇起到稀釋作用，促進(jìn)了漿料的流動(dòng)性和擴(kuò)展性。

16、本發(fā)明的涂層制備工藝顯著提高了球芯表面涂層的制備效率，提高了粉末的利用效率，降低了生產(chǎn)成本和產(chǎn)品成本。

技術(shù)特征：

1.一種用于不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的涂層配方，其特征在于，所述涂層配方按重量百分比計(jì)組成為：鎳基粉末40-50?%，粘結(jié)劑50-60%；所述的鎳基粉末按重量百分比計(jì)其化學(xué)成分為：15%-25%?cr，2%-5%?fe，6%-8%?b，0.5%-1%?c，余量為ni；所述的粘結(jié)劑按重量百分比計(jì)其組成為1%-5%?聚乙二醇，5%-10%?硅酸鈉，1-5%丙三酮，余量為無(wú)水乙醇。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的涂層配方，其特征在于，所述的鎳基粉末中的金屬元素由金屬單質(zhì)粉末提供，其中，cr、fe、b、c和ni粉末的純度均為分析純，且控制粉末粒度大小在100-300目；粘結(jié)劑中聚乙二醇的相對(duì)分子量為200；硅酸鈉為中性硅酸鈉溶液，其模數(shù)為1.5。

3.一種不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中所述的球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/min，球磨時(shí)間為1h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中所述的漿料的粘度在100-145?cp。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，步驟（3）所述的掛漿厚度為0.8-1.2mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，步驟（4）所述的干燥溫度為300℃，干燥時(shí)間為30-60min。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，步驟（5）所述的真空燒結(jié)為以10-15℃/min的速率升溫至1050-1100℃下保溫20-30min。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，步驟（5）所述的真空燒結(jié)，真空度維持在10-2?pa以下。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層的制備工藝，其特征在于，步驟（6）所述的清洗為：空冷后用流動(dòng)水沖洗，然后用酒精清洗。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種不銹鋼表面抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層制備工藝及其涂層配方，所述涂層配方按重量百分比計(jì)組成為：鎳基粉末40?50%，粘結(jié)劑50?60%；所述的鎳基粉末按重量百分比計(jì)其化學(xué)成分為：15%?25%Cr，2%?5%Fe，6%?8%B，0.5%?1%C，余量為Ni；所述的粘結(jié)劑按重量百分比計(jì)其組成為1%?5%聚乙二醇，5%?10%硅酸鈉，1?5%丙三酮，余量為無(wú)水乙醇。涂層的制備工藝包括如下步驟：制備漿料，將試樣浸入漿料掛漿處理，干燥后真空燒結(jié)，即得到抗腐蝕高硬度多元復(fù)合涂層。本發(fā)明的涂層配方能夠兼顧涂層的硬度和抗氧化、耐腐蝕及抗磨損性能，同時(shí)該涂層具有低成本、高服役壽命及服役溫度的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李涌泉,朱世榮,劉海波,戴萬(wàn)祥,馬旭發(fā)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：六盤山實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6